JP2006064804A - 偏波保持フォトニックバンドギャップファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 偏波保持型のＰＢＦの製造方法に関し、複屈折を得るために、コアの断面を所定の形状に変形させることができる。
【解決手段】 ガラス製のコアキャピラリの外周に複数のガラス製のクラッドキャピラリを配置し、これら複数のクラッドキャピラリの外周をガラス製のサポート層にて覆って母材を形成する工程と、前記母材を加熱，延伸して細径化する線引き工程とを含み、前記線引き工程によりコア１１の断面形状が変形可能に、直径の異なる２種以上のクラッドキャピラリを前記コアキャピラリの外周に配置したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、偏波保持型のフォトニックバンドギャップファイバ（以下、ＰＢＦと称する）の製造方法に関する。

ＰＢＦとは、クラッドに屈折率が周期的に設けられた構造にすることでバンドギャップが発生し、その効果でコア中に光を閉じ込めて伝送するファイバである。ＰＢＦの製造方法は、図８に示すように、石英ガラス製のコアキャピラリ５１の外周に、複数の石英ガラス製のクラッドキャピラリ５２を配置し、さらにその外周を石英ガラス製のサポート層（図示せず）にて覆った母材を、加熱，延伸して細径化（ファイバ化）する。その結果、図９に示すように、コア６１の外周に、複数の細孔６３からなるエアホール型クラッド６２が形成され、さらにその外周にサポート層（図示せず）が形成されたＰＢＦが得られる。

ところで、非特許文献１に記載のように、ＰＢＦのコアの断面形状が変形すれば、複屈折が発生することが知られている。複屈折が発生することにより、偏波を維持した状態で光を伝送する偏波保持型のＰＢＦが得られる。しかし、このような偏波保持型のＰＢＦは、作製の結果、偶然コアの断面形状が変形したものであり、複屈折を得る目的で故意にコアの断面を所定の形状に変形させることはできなかった。すなわち、ＰＢＦの製造時にコアの断面を所定の形状に変形させ、偏波保持型のＰＢＦを得る製造方法はなかった。
"Properties of a hollow-core photonic bandgap fiber at 850 nm wavelength"14 July 2003 / Vol.11, No.14 / OPTICS EXPRESS P1613-1620

したがって、本発明においては、複屈折を得るために、コアの断面を所定の形状に変形させることができる偏波保持ＰＢＦの製造方法を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の偏波保持ＰＢＦの製造方法は、ガラス製のコアキャピラリの外周に複数のガラス製のクラッドキャピラリを配置し、これら複数のクラッドキャピラリの外周をガラス製のサポート層にて覆って母材を形成する工程と、前記母材を加熱，延伸して細径化する線引き工程とを含み、前記線引き工程によりコアの断面形状が変形可能に、直径の異なる２種以上のクラッドキャピラリを前記コアキャピラリの外周に配置したものである。

なお、キャピラリとは、細いガラスパイプのことである。

本発明の偏波保持ＰＢＦの製造方法によると、コアキャピラリの外周に直径の異なる２種以上のクラッドキャピラリを配置したので、小径のクラッドキャピラリとコアキャピラリとの間に隙間が生じ、線引き工程にて当該隙間方向にコアキャピラリが長径となり、コアの断面形状が変形する。

また、本発明の偏波保持ＰＢＦの製造方法は、ガラス製のコアキャピラリの外周に複数のガラス製のクラッドキャピラリを配置し、これら複数のクラッドキャピラリの外周をガラス製のサポート層にて覆って母材を形成する工程と、前記母材を加熱，延伸して細径化する線引き工程とを含み、前記線引き工程によりコアの断面形状が変形可能に、内圧の異なる２種以上のクラッドキャピラリを前記コアキャピラリの外周に配置したものである。

本発明の偏波保持ＰＢＦの製造方法によると、コアキャピラリの外周に内圧の異なる２種以上のクラッドキャピラリを配置したので、線引き工程にて内圧の低いクラッドキャピラリ方向にコアキャピラリが長径となり、コアの断面形状が変形する。

本発明は、複屈折を得るために、コアの断面を所定の形状に変形させることができる偏波保持ＰＢＦの製造方法を提供することができる。

本発明の最良の実施形態を図１ないし図４に基づいて説明する。

図１は本実施形態における偏波保持ＰＢＦの部分断面図、図２はその偏波保持ＰＢＦの母材の一部破断斜視図、図３はその偏波保持ＰＢＦの母材の部分断面図、図４はその偏波保持ＰＢＦの斜視図を示している。

本実施形態における偏波保持ＰＢＦ１０は、図１に示すように、複屈折が得られように、コア１１のレーザ光を伝送する孔１４の断面形状が長径部Ａと短径部Ｂとからなる楕円形に形成されており、その外周にファイバ軸方向に延設された複数の細孔１５，１６からなるエアホール型クラッド１２が形成されたものである。

図２，３に基づいて、偏波保持ＰＢＦの製造方法について説明する。

石英ガラス製のコアキャピラリ２１の外周に複数の石英ガラス製のクラッドキャピラリ２２，２３を配置し、これら複数のクラッドキャピラリ２２の外周を石英ガラス製のサポート層２４にて覆って母材２０を形成する。なお、コアキャピラリ２１の断面における一対の対角線上において、それぞれコアキャピラリ２１に隣接する４箇所のクラッドキャピラリ２３の直径が、他のクラッドキャピラリ２２の直径より小径に形成されている。外径が小径となるクラッドキャピラリ２３は、コアキャピラリ２１の外周に等間隔に配置されているのではなく、図３に示すように、左右方向に偏って配置されている。このため、コアキャピラリ２１の左右方向において、コアキャピラリ２１の外周に隙間２５が生じる。なお、サポート層２４は、エアホールを形成する際、母材段階において毛細石英管を詰める外側の管に相当し、光学的には独立した部分である。

次に、母材を加熱，延伸して細径化する線引きを行う。この際、コアキャピラリ２１やクラッドキャピラリ２２，２３は加圧し、コアキャピラリ２１とクラッドキャピラリ２２，２３との間ならびにクラッドキャピラリ２２，２３間の隙間は封止せずに減圧させる。この線引き工程にて、コアキャピラリ２１、クラッドキャピラリ２２，２３、サポート層２４をそれぞれ構成する石英ガラスが溶融して一体化される。図４に、ファイバ化されて得られたＰＢＦ１０を示す。ＰＢＦ１０は、コア１１、エアホール型クラッド１２、サポート層１３が一体形成されている。

また、図１に示すように、線引きによりコア１１の断面が楕円形となる。これは、コアキャピラリ２１の外周に、直径の異なるクラッドキャピラリ２２，２３を配置したことによる。すなわち、小径のクラッドキャピラリ２３を配置したコアキャピラリ２１の外周の左右に隙間２５が生じ、線引き時に、加圧されたコアキャピラリ２１が減圧された隙間２５方向に長径となり、その結果、左右方向が長径部Ａ、上下方向が短径部Ｂとなる楕円形となる。コア１１の断面が楕円形に変形することで複屈折が発生し、偏波を維持した状態で光を伝送する偏波保持型のＰＢＦ１０が得られる。

このように構成された偏波保持ＰＢＦの製造方法によると、複屈折を得るために、コア１１の断面を故意に楕円形に変形させることができ、安定して偏波保持型のＰＢＦ１０を作製することができる。

本発明の他の実施形態を図５および図６に基づいて説明する。

図５は本実施形態における偏波保持ＰＢＦの母材の部分断面図、図６は偏波保持ＰＢＦの部分断面図を示している。

本実施形態は、母材において、コアキャピラリ３１の断面における上下方向の対角線上において、それぞれコアキャピラリ３１に隣接する２箇所のクラッドキャピラリ３３の直径が、他のクラッドキャピラリ３２の直径より小径としたものである。なお、その他の構成は、図１ないし図４に示した例と同様である。

このように構成された偏波保持ＰＢＦの製造方法においても、外径が小径となるクラッドキャピラリ３３を配置したコアキャピラリ３１の外周の上下に隙間３４が生じ、線引き時に、加圧されたコアキャピラリ３１が減圧された隙間３４方向に長径となり、その結果、上下方向が長径部Ａ、左右方向が短径部Ｂとなる楕円形となる。コア１１の断面が楕円形に変形することで複屈折が発生し、偏波を維持した状態で光を伝送する偏波保持ＰＢＦが得られる。

なお、コアの断面の形状は楕円形に限るものではなく、複屈折が得られる形状であればよい。また、母材におけるクラッドの孔の直径やその種類数および配置は、線引きによってコアの断面の形状が複屈折の得られる形状となるものであればよく、前記実施形態の構成に限らない。

本発明のさらに他の実施形態を図７に基づいて説明する。

図７は本実施形態における偏波保持ＰＢＦの母材の部分断面図を示している。

本実施形態は、母材において、コアキャピラリ４１の断面における上下方向の対角線上において、それぞれコアキャピラリ４１に隣接する２箇所のクラッドキャピラリ４３の内圧を、他のクラッドキャピラリ４２の内圧より小さくしたものである。具体的には、クラッドキャピラリ４２は加圧し、かつ、クラッドキャピラリ４３は封止せずに減圧した状態で線引きする。なお、その他の構成は、図１ないし図４に示した例と同様である。

このように構成された偏波保持ＰＢＦの製造方法においても、線引き工程にて、減圧したクラッドキャピラリ４３を配置したコアキャピラリ４１の外周の上下方向にコアキャピラリ４１が長径となり、上下方向が長径部、左右方向が短径部となる楕円形となり、複屈折が発生し、偏波を維持した状態で光を伝送する偏波保持ＰＢＦが得られる。

なお、母材におけるクラッドの内圧の大きさやその種類数および配置は、線引きによってコアの断面の形状が複屈折の得られる形状となるものであればよく、上記実施形態の構成に限らない。

また、母材におけるコアキャピラリの外周に、直径の異なるクラッドキャピラリと、内圧の異なるクラッドキャピラリを組み合わせて配置することで、線引きによってコアの断面形状を変形させて、複屈折を発生させるようにしてもよい。例えば、図７の実施形態において、内圧の小さいクラッドキャピラリ４３の直径を、他のクラッドキャピラリ４２の直径より小さくしてもよい。また、直径の小さいクラッドキャピラリと内圧の小さいクラッドキャピラリを個別にコアキャピラリの外周に配置することにより、線引きによってコアの断面の形状が複屈折の得られる形状となるようにしてもよい。

本発明は、レーザ加工機用レーザガイド等の偏波保持ＰＢＦの製造方法として有用である。

本発明の最良の実施形態における偏波保持ＰＢＦの部分断面図 本発明の最良の実施形態における偏波保持ＰＢＦの母材の一部破断斜視図 本発明の最良の実施形態における偏波保持ＰＢＦの母材の部分断面図 本発明の最良の実施形態における偏波保持ＰＢＦの斜視図 本発明の他の実施形態における偏波保持ＰＢＦの母材の部分断面図 本発明の他の実施形態における偏波保持ＰＢＦの部分断面図 本発明のさらに他の実施形態における偏波保持ＰＢＦの母材の部分断面図 従来例における偏波保持ＰＢＦの母材の部分断面図 従来例における偏波保持ＰＢＦの部分断面図

符号の説明

１０ 偏波保持ＰＢＦ
１１ コア
１２ クラッド
１３，２４ サポート層
１５，１６ 細孔
２０ 母材
２１，３１，４１ コアキャピラリ
２２，２３，３２，３３，４２，４３ クラッドキャピラリ
２５，３４ 隙間

Claims (5)

1. ガラス製のコアキャピラリの外周に複数のガラス製のクラッドキャピラリを配置し、これら複数のクラッドキャピラリの外周をガラス製のサポート層にて覆って母材を形成する工程と、前記母材を加熱，延伸して細径化する線引き工程とを含む偏波保持フォトニックバンドギャップファイバの製造方法において、
   前記線引き工程によりコアの断面形状が変形可能に、直径の異なる２種以上のクラッドキャピラリを前記コアキャピラリの外周に配置した、ことを特徴とする偏波保持フォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
2. 前記コアキャピラリの断面における一対の対角線上において、それぞれコアキャピラリに隣接する４箇所のクラッドキャピラリの直径が、他のクラッドキャピラリの直径より小径であり、
   前記線引き工程により、前記コアキャピラリと前記小径のクラッドキャピラリとの間の隙間方向にコアが長径となり、前記コアの断面が楕円形となる、ことを特徴とする請求項１に記載の偏波保持フォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
3. 前記コアキャピラリの断面における対角線上において、それぞれコアキャピラリに隣接する２箇所のクラッドキャピラリの直径が、他のクラッドキャピラリの直径より小径であり、
   前記線引き工程により、前記コアキャピラリと前記小径のクラッドキャピラリとの間の隙間方向にコアが長径となり、前記コアの断面が楕円形となる、ことを特徴とする請求項１に記載の偏波保持フォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
4. ガラス製のコアキャピラリの外周に複数のガラス製のクラッドキャピラリを配置し、これら複数のクラッドキャピラリの外周をガラス製のサポート層にて覆って母材を形成する工程と、前記母材を加熱，延伸して細径化する線引き工程とを含む偏波保持フォトニックバンドギャップファイバの製造方法において、
   前記線引き工程によりコアの断面形状が変形可能に、内圧の異なる２種以上のクラッドキャピラリを前記コアキャピラリの外周に配置した、ことを特徴とする偏波保持フォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
5. 前記コアキャピラリの断面における対角線上において、それぞれコアキャピラリに隣接する２箇所のクラッドキャピラリの内圧が、他のクラッドキャピラリの内圧より小さく、
   前記線引き工程により、前記内圧の小さいクラッドキャピラリ方向にコアが長径となり、前記コアの断面が楕円形となる、ことを特徴とする請求項４に記載の偏波保持フォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
   

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